本說明書涉及用于聽力裝置中的端口，并且更具體地涉及耳塞式聽力裝置中的防水透聲端口。

背景技術(shù)：

聽力保護(hù)裝置和噪音衰減裝置的使用為人們所熟知，并且已考慮到各種類型的裝置。此類裝置包括可插入用戶耳道中或放置在用戶耳道上以阻礙聲波傳遞到內(nèi)耳的耳塞和半耳裝置。某些聽力裝置可包括用于感測來自外部環(huán)境的聲音并使用保護(hù)裝置中的揚(yáng)聲器將聲音重新傳輸?shù)接脩舳涞柠溈孙L(fēng)。此系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是如何適當(dāng)?shù)亟邮諄碜酝獠凯h(huán)境的所有聲音，同時保護(hù)麥克風(fēng)及其周圍環(huán)境免受水侵入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個方面，本說明書涉及防水性聲端口。防水性聲端口包括外殼、位于該外殼內(nèi)的密封室、定位在外殼的壁中的入口微型管和覆蓋入口微型管的壁的至少一部分的疏水性涂層。該密封室具有容積V_C。入口微型管將密封室流體地連接到外殼外部的環(huán)境并且具有入口微型管容積V_I。入口微型管容積的大小設(shè)定成大于或等于V_C和V_I的組合容積乘以量(1-(空氣中的外部壓力/淹沒時的外部壓力))。在一些實(shí)施方案中，防風(fēng)雨的聲端口還可包括定位在外殼的壁中的至少第二入口微型管。與第一入口微型管一樣，第二入口微型管也可以將該密封室流體地連接到外殼外部的環(huán)境，并且也覆蓋有疏水性涂層。第二入口微型管的容積也是入口微型管容積的一部分。

在另一方面，本說明書涉及防風(fēng)雨的聲端口，其包括外殼、位于外殼內(nèi)的密封室、定位在外殼的壁中的入口微型管，以及在入口微型管上方定位在外殼的表面上的半透過性轉(zhuǎn)向器。入口微型管將密封室流體地連接到外殼外部的環(huán)境并且具有入口微型管容積，并且能夠抵抗淹沒至少一米時來自周圍環(huán)境水的水侵入。半透過性轉(zhuǎn)向器還保護(hù)入口微型管免受由于沖擊事件引起的水侵入。在一些實(shí)施方案中，入口微型管是多個入口微型管中的一個入口微型管，并且轉(zhuǎn)向器定位在所有的入口微型管上方。

附圖說明

圖1是根據(jù)本說明書的聲端口的剖視圖。

圖2是根據(jù)本說明書的聲端口的剖視圖。

圖3是根據(jù)本說明書的電子聽力保護(hù)裝置的剖視圖。

圖4是根據(jù)本說明書的電子聽力保護(hù)裝置的剖視圖。

附圖未必按比例繪制。附圖中使用的相似標(biāo)號是指相似部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在給定附圖中使用標(biāo)號指示部件并非旨在限制另一附圖中用相同標(biāo)號標(biāo)記的部件。

具體實(shí)施方式

在以下優(yōu)選實(shí)施方案的具體描述中參考了附圖，這些附圖示出了其中可實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施方案。例示的實(shí)施方案并非旨在詳盡列舉根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以利用其它實(shí)施方案，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或邏輯性的改變。因此不能認(rèn)為以下的具體描述具有限制意義，并且本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。

除非另外指明，否則說明書和權(quán)利要求書中使用的所有表達(dá)特征尺寸、量和物理特性的數(shù)值在所有情況下均應(yīng)理解成由術(shù)語“大約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則在前述說明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，這些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容試圖獲得的期望特性而變化。

除非本文內(nèi)容另外明確指明，否則如本說明書和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”涵蓋具有多個指代物的實(shí)施方案。除非本文內(nèi)容另外明確指明，否則如在本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“或”一般以包括“和/或”的意義使用。

如果在本文中使用，那么空間相關(guān)的術(shù)語，包括但不限于“近側(cè)”、“遠(yuǎn)側(cè)”、“下部”、“上部”、“下面”、“下方”、“上方”和“在頂部上”用于便于描述以描述一個或多個元件相對于另一元件的空間關(guān)系。除了附圖中示出的或本文所述的具體取向外，此類空間相關(guān)術(shù)語涵蓋裝置在使用或操作時的不同取向。例如，如果附圖中所描繪的對象翻轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)，那么先前描述為在其它元件下方或下面的部分應(yīng)當(dāng)在那些其它元件上方。

如本文所用，例如當(dāng)元件、部件或?qū)用枋鰹榕c另一元件、部件或?qū)有纬伞耙恢陆雍喜俊?、或“在其上”、“連接到其”、“聯(lián)接到其”、“疊堆在其上”或“與其接觸”，則所述元件、部件或?qū)涌芍苯釉诶缣囟ㄔ?、部件或?qū)由现苯舆B接到其、直接聯(lián)接到其、直接疊堆在其上或直接與其接觸，或者居間的元件、部件或?qū)涌稍谄渖?、連接到其、聯(lián)接到其或與其接觸。例如當(dāng)元件、部件或?qū)颖环Q為“直接在另一元件上”、“直接連接到另一元件”、“直接聯(lián)接到另一元件”或“直接與另一元件接觸”時，則沒有例如居間的元件、部件或?qū)印?/p>

圖1示出根據(jù)本說明書的防水性聲端口100的剖視圖。防水性聲端口100包括外殼102和位于外殼內(nèi)的密封室104。外殼102可以由任意數(shù)目的適當(dāng)材料制成，該材料允許外殼被模制成適當(dāng)形狀，并且能夠在例如塑性材料諸如ABS或聚丙烯等內(nèi)實(shí)現(xiàn)潛在空密封室。外殼可由熱成形或熱固性聚合物制成。另外，外殼102可以由復(fù)合物、合金或其它材料形成。在一些實(shí)施方案中，外殼可由多種不同的材料構(gòu)成，使得例如圍繞入口微型管的材料不同于外殼的其余部分中的材料。密封室104將被理解為具有給定容積V_C。在一些實(shí)施方案中，密封室的容積可介于約5mm³和約10mm³之間，但更小或更大的容積也可以是適當(dāng)?shù)?。防水性聲端口還包括定位在外殼的壁108中的入口微型管106。入口微型管106將密封室104流體地連接到外殼外部的環(huán)境110。出于本說明書的目的，“密封室”意指密封室被完全密封，除了將其連接到外部環(huán)境的入口微型管。由于聲端口通常將是可穿戴電子聽力保護(hù)裝置的一部分，所以外部環(huán)境將是其中圍繞用戶的環(huán)境。因此，有時，外部環(huán)境可以是空氣。其它時候，外部環(huán)境可以是水，例如，當(dāng)佩戴聽力保護(hù)裝置的用戶碰巧被淹沒時。入口微型管還具有給定容積V_I。在一個實(shí)施方案中，入口微型管容積V_I大于密封室容積V_C的10％。通常，入口微型管容積將介于約0.5mm³和約1.0mm³之間，但同樣，在某些實(shí)施方案中V_I可以更大或更小。

另外，疏水性涂層112可以覆蓋入口微型管106的壁的至少一部分。在一些實(shí)施方案中，該疏水性涂層112可以是3M Novec^TM涂層，諸如3M Novec^TM1720(來自明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司((3M Company,St.Paul,MN))，但其它低表面能涂層也可以是適當(dāng)?shù)摹Ｊ杷酝繉佑糜诜乐谷肟谖⑿凸苤械膩碜匀肟谖⑿凸芡獠炕虿糠痔畛淙肟谖⑿凸艿乃拿?xì)作用。當(dāng)水與管壁之間的粘合力超過水與分子本身之間的內(nèi)聚力時，發(fā)生毛細(xì)作用。水對于材料的親和力越大，水將行進(jìn)到管中的距離越大。水在毛細(xì)管中上升和下降的高度由Jurin定律給出。液柱的高度h由公式1給出：

方程式1：

其中γ是液體表面張力，θ是液體在管壁上的接觸角，ρ是液體的密度，g是由于重力引起的局部加速度，并且r是管的半徑。

cos(θ)項可以取-1和+1之間的任何值，并且因此顯著地影響水將遷移到管中的程度。具有θ>90度的角度的材料被認(rèn)為是疏水性的。當(dāng)接觸角超過150度時，材料被認(rèn)為是超疏水性的。用于聲端口外殼的一些實(shí)施方案中的塑性材料具有小于90度的與水的接觸角。這可實(shí)現(xiàn)毛細(xì)作用，毛細(xì)作用可以用于用一些水預(yù)填充入口微型管或微型管，在這種情況下，聲端口隨后浸入水中可導(dǎo)致密封室的溢流，或者入口微型管的“橋接”。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用疏水性涂層處理入口微型管確保接觸角升至100度以上，并且避免毛細(xì)作用的這些問題。

提到的入口微型管容積以及疏水性涂層的使用的組合允許聲端口基本上耐水達(dá)到一定深度。在本文所述的至少一些實(shí)施方案中，在多個入口微型管的情況下(如下所討論)，一個或多個入口微型管能夠承受在1m的淹沒深度下水侵入密封室中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這意味著防水性聲端口能夠符合IP-67標(biāo)準(zhǔn)。盡管其能夠禁止水侵入，但本說明書的防水性聲端口是透聲的，即，空氣的壓縮波能夠基本上不受限制地行進(jìn)通過端口。

聲端口耐水能力部分是由于在密封室和外部環(huán)境之間產(chǎn)生壓力差，這有助于禁止水從外部環(huán)境侵入密封室中。圖2示出根據(jù)本說明書的在水的外部環(huán)境110中的防水性聲端口的剖視圖。當(dāng)水沿入口微型管106向下移動時，其置換入口中的空氣V_DIS，這導(dǎo)致密封室容積V_C中的空氣的壓縮。該壓縮使內(nèi)部容積的空氣壓力P_INT升高。一旦外部水壓P_EXT(由淹沒深度確定)由內(nèi)部空氣壓力平衡，系統(tǒng)就將達(dá)到平衡。只要水壓的增加不迫使水通過整個入口微型管并進(jìn)入密封室中，則當(dāng)聲端口返回到空氣的外部環(huán)境時，存在于入口微型管中的水就將被排出。我們可以將裝置的總內(nèi)部容積稱為V，其由入口的容積(V_I)和密封室的容積(V_C)組成(V＝V_I+V_C)。如果我們進(jìn)一步定義水上方的外部壓力為P_a且被淹沒的外部壓力為P_s，并且進(jìn)一步定義水上方的空氣的總?cè)莘eV被理解為V_a且被淹沒的空氣的總?cè)莘e為V_s，則理想氣體定律告訴我們以下公式(假設(shè)溫度保持恒定)：

方程式2：

為防止水進(jìn)入密封室，容積的總體減小(V_a–V_s)必須小于入口微型管容積V_I。因此，為確保水不進(jìn)入密封室：

方程式3：V_I≥V_a-V_s

針對V_s求解方程式1得到方程式4：

方程式4：

將V_s的值從方程式3代入方程式2中得到以下公式：

方程5：

因此，入口微型管或微型管的聚集容積V_I必須大于或等于入口和密封室在水上方條件下的容積乘以量(1-空氣中的外部壓力除以淹沒時的外部壓力)。滿足該條件將導(dǎo)致水不穿過一個或多個整個入口微型管，并且因此不進(jìn)入密封室。換句話講，聲端口基本上“耐水”。本發(fā)明中的入口微型管或微型管的容積根據(jù)公式5中的關(guān)系來選擇。

圖3中提供了聲端口以及可以在其中實(shí)現(xiàn)其的裝置的不同實(shí)施方案。電子聽力保護(hù)裝置200包括聲端口201。在該實(shí)施方案中，防風(fēng)雨的聲端口包括各自定位在外殼202的壁208中的第一入口微型管206a以及第二入口微型管206b。在一些實(shí)施方案中，如圖所示，聲端口可包括第三入口微型管206c，或任何其它適當(dāng)數(shù)目的入口微型管，諸如4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個或潛在更多個。第二入口微型管將密封室204流體地連接到外殼外部的環(huán)境。與圖1中的實(shí)施方案一樣，類似于第一入口微型管的第二入口微型管覆蓋有疏水性涂層212。在存在多于一個入口微型管的該實(shí)施方案中，添加每個微型管的總?cè)莘e以提供總V_I。換句話講，入口微型管容積V_I是入口206a、入口206b和入口206c的容積的總和。入口微型管的長度L通常將基本上類似。在一個實(shí)施方案中，第一入口微型管和第二入口微型管(以及第三入口微型管)將具有介于約0.9mm和1.25mm之間的長度?？善谕肟谖⑿凸芑蛭⑿凸懿贿^長。過長可導(dǎo)致管中的共振，以及過度的聲阻抗。這兩個問題均將影響密封室中的聲場的保真性，如圖3中所討論的，保真性可以由麥克風(fēng)捕獲。

圖3提供聲端口201的進(jìn)一步的潛在細(xì)節(jié)。密封室204部分地由外殼202以及入口微型管206a、入口微型管206b和入口微型管206c圍繞。然而，該密封室可以進(jìn)一步被附加元件圍繞，例如，如圖3所示的印刷電路板214。另外，密封室204可以部分地由將外殼202和電路板214分開的密封件216圍繞。電路板214可以是電子印刷電路板組件(PCBA)。在一個實(shí)施方案中，密封件216可以是O形環(huán)。也可以利用其它適當(dāng)?shù)拿芊饧T如其它墊圈材料。另外，該密封室可以部分地由定位在電路板214下面并連接到電路板214的麥克風(fēng)圍繞。在一個實(shí)施方案中，麥克風(fēng)可為MEMS型麥克風(fēng)，并且可以通過將電路板的底側(cè)面焊接到麥克風(fēng)來連接到電路板。該麥克風(fēng)可用來采集進(jìn)入聲端口201的聲音。然后，聲音可以通過揚(yáng)聲器從定位在用戶耳道內(nèi)的單獨(dú)的聲音發(fā)射開口(未示出)重新傳輸出去。

圖4提供本發(fā)明的某些實(shí)施方案的進(jìn)一步例證。在此，聲端口還包括第一入口微型管406a，并且還可以包括第二入口微型管406b和潛在的第三入口微型管406c以及潛在的另外的入口微型管。在該實(shí)施方案中，入口微型管可以在入口微型管的壁上不具有疏水性涂層。如前所述，入口微型管或管將密封室404與外部環(huán)境410分開。然而，在該實(shí)施方案中，防水性聲端口還包括半透過性轉(zhuǎn)向器420，其在入口微型管406a或管406a、管406b、管406c上方定位在殼體402的表面上，使得半透過性轉(zhuǎn)向器420消除通向入口微型管的視線路徑。轉(zhuǎn)向器包括定位在轉(zhuǎn)向器的側(cè)面上的小開口422。由此僅撞擊端口的頂部的水將不能夠無阻礙地用力行進(jìn)到聲端口中。當(dāng)聲端口被淹沒時，轉(zhuǎn)向器將可能僅經(jīng)受滲透。該半透過性轉(zhuǎn)向器提供進(jìn)一步的保護(hù)，以保護(hù)密封室免受不是由于淹沒而是由于沖擊事件，諸如以高速與水接觸而引起的水侵入。此類沖擊事件可例如在1m的深度處產(chǎn)生比水的峰值力更大的峰值力，并且在不存在轉(zhuǎn)向器的情況下可使到達(dá)密封室的入口微型管浸沒。